伊留申根據對以往空戰中被擊落飛機的統計分析，為飛行員、油箱和飛機的其他要害總部位都提供了可靠的防護。伊爾－2的起飛重量不到6噸，而裝甲就重700公斤，使得這種以打坦克為主的強擊機，本身就是一種“飛行坦克”。由於設計中讓裝甲鋼板也是飛機受力骨架的一部分，這就使得飛機結構重量相當輕。飛機的後機身是木質的，機翼和尾聲翼是硬鋁的。戰爭其間的伊爾－2M－3，裝一台功率為1.25兆瓦的AM－38Ф液冷式發動機，速度為每小時420公裏，航程超過750公裏。其武器裝備為：2門23毫米航炮、2挺安裝在機翼上的7.62毫米機槍、4枚82毫米和132毫米的火箭彈，炸彈艙和翼下可掛400～600公斤炸彈，在通信射擊員艙內裝1挺12.7毫米機槍。
伊爾－2強擊機自始至終地參加了蘇聯衛國戰爭。它是世界上生產數量最多的作戰飛機。在第二次世界大戰其間，其日產量達40架，總計生產了36163架。戰爭期間，蘇聯生產的強擊機約占其飛機總產量的1/3，而其中大多數為雙座型的伊爾－2強擊機。
自1942年下半年起，蘇聯強擊航空兵部隊開始裝備雙座的伊爾－2強擊機。由於該機恢複了在後座艙設置空中射擊員的做法，伊爾－2戰鬥損失減少了25％。伊爾－2M3型投入戰鬥後，許多德國飛機仍采用對付其單座型的攻擊方法，即從其後上方逼迫，結果卻被伊爾－2後座的12.7毫米機槍擊落。後來德機再也不敢用這種攻擊方式了。
實施超低空攻擊是伊爾－2強擊機的“絕活”。由於它塗有偽裝色，從其上方難以發現，又由於其腹部裝有厚鋼甲，從地麵上用7.62毫米機槍對其射擊毫無作用。因此，伊爾－2強擊機常在距地麵幾十米高度上編隊飛行。伊爾－2有時也以4機編隊，在800米高度飛行，發現敵方坦克裝甲目標後，再輪番用20毫米航炮、82毫米或132毫米火箭彈進行俯衝攻擊。
在第二次世界大戰初期，對戰鬥機處於劣勢的蘇聯空軍來說，這種不用掩護即可出擊的強擊機發揮了重大作用。因此投入使用後，在蘇軍立即獲得極好的聲譽。而對德軍尤其是德軍坦克來說，則是一種可怕的武器。呼嘯而過的伊爾－2強擊機常常使得德軍地麵部隊防不勝防，故德軍士兵將其稱為“黑死神”。
1943年夏季，在改變蘇德戰場命運的庫爾斯克大會戰中，伊爾－2改裝2門37毫米航炮，還裝了特製的反坦克炸彈。僅7月7日一天，伊爾－2對德軍的“虎”式坦克進行20分鍾的攻擊中，就擊毀坦克70輛；對另一坦克群進行兩小時攻擊，一舉擊毀270輛，從而為此次會戰作出了突出貢獻。
從1942年初起，伊留申設計局又針對德國“虎”式和“豹”式坦克與戰鬥機的改進情況，開始研製伊爾－10反坦克強擊機。它是一種全金屬結構的新型雙座強擊機。該機裝有功率更大的AM－42發動機（1.47兆瓦）和更強的裝甲。飛機起飛重量為6.3噸，而6～8毫米的防護裝甲就重達914公斤，占其起飛重量的14.5％。由於伊爾－10比伊爾－2性能更為靈巧，強擊性能有所提高。其低空最大速度為每小時500公裏；高度2300米時，速度為每小時550公裏。實用升限7250米，最大航程800公裏。武器裝備與伊爾－2基本相同。但伊爾－10反坦克強擊機問世後不久，第二次世界大戰即告結束，故在戰爭中使用時間很短。大戰結束後，伊爾－10仍在生產，但主要是裝備東歐國家。伊爾－10共生產了4966架。